重金屬Hg2+、Pb2+對(duì)芥菜種子萌發(fā)的傷害研究

黃秀榮

（廣西南丹縣環(huán)境監(jiān)測站，廣西 南丹 547200）

引言

重金屬一般是指密度在4.5g/cm3以上的金屬[1]，農(nóng)作物受到重金屬污染后，不僅嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和質(zhì)量，更為嚴(yán)重的是它們經(jīng)過食物鏈進(jìn)入人體，在人體內(nèi)富集，危害人類健康。本實(shí)驗(yàn)以芥菜為材料，研究不同濃度重金屬Hg2+、Pb2+溶液處理下的芥菜的發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及種子對(duì)重金屬的吸收量，比較Hg2+、Pb2+的毒性對(duì)植物萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育的影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供早期預(yù)報(bào)該重金屬對(duì)農(nóng)作物的毒害效應(yīng)，為在環(huán)境監(jiān)測中評(píng)價(jià)重金屬污染提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器

（1）材料：大坪埔芥菜。（2）試劑：重金屬溶液的配置：將HgCl2配成濃度分別為1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的溶液；將Pb（NO3）2配成濃度分別為3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的溶液。其他試劑：0.5mol/L的鹽酸溶液、磷酸二氫鉀、淀粉、碘化鉀、碘、濃硝酸、高氯酸（以上試劑均為分析純）。（3）儀器：培養(yǎng)箱、烘箱、原子吸收光譜儀等。

1.2 方法

使用兩組培養(yǎng)皿，鋪上三張濾紙，分別加入六種濃度分別為1×10-4、5×10-4、1×10-3、5×10-3、1×10-2、5×10-2mol/L的Hg2+溶液和濃度分別為3.2×10-5、1.6×10-4、8×10-4、4×10-3、2×10-2、1×10-1mol/L的Pb2+溶液各15mL，對(duì)照實(shí)驗(yàn)用蒸餾水。在每個(gè)培養(yǎng)皿中均勻放入50粒芥菜種子，于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。兩種試劑各培養(yǎng)一組芥菜種子，用于觀察發(fā)芽勢、發(fā)芽率及種子吸收重金屬的量的情況。

種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率的測定：培養(yǎng)3天后記錄發(fā)芽種子數(shù)，7天后再記錄一次發(fā)芽種子數(shù)。第一 次記錄的發(fā)芽種子數(shù)為種子發(fā)芽勢，第二次記錄的發(fā)芽種子數(shù)為種子發(fā)芽率。計(jì)算出發(fā)芽勢和發(fā)芽率[2]。

表1：不同濃度Hg2+處理下對(duì)芥菜萌發(fā)的影響

表2 不同濃度Pb2+處理下對(duì)芥菜萌發(fā)的影響

表3 Hg2+標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

表4 Pb2+標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

圖1 Hg2+標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 Pb2+標(biāo)準(zhǔn)曲線

2 種子對(duì)重金屬Hg2+、Pb2+吸收量的測定

2.1 重金屬含量的測定

將種子芽全剝皮，用蒸餾水洗凈，放進(jìn)小燒杯中，于烘箱70℃下烘干。然后把樣品研碎，稱其干重。加入10mL的濃HNO3浸泡過夜，然后置于恒壓電熱爐上微火加熱。待顆粒溶解后，加入2mLHClO4繼續(xù)加熱消解，有黃煙時(shí)可補(bǔ)加濃HNO3至黃煙散盡。繼續(xù)加熱至冒白煙，溶液變?yōu)榉奂t色或淡黃色為止，然后用濃度為1%的HNO3或1%的HCl溶解殘?jiān)?、過濾。Hg2+處理下定容至50mL，Pb2+處理下定容至100mL。最后把兩種樣品分別于原子吸收光譜儀上測定重金屬含量。

2.2 工作曲線的繪制

（1）Hg2+標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：稱取HgCl2并將其用蒸餾水定容并分別稀釋為0mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L溶液，于原子吸收光譜儀上測定其吸光度，繪制成曲線，即為汞的標(biāo)準(zhǔn)曲線。（2） Pb2+標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：稱取Pb（NO3）2并將其用蒸餾水定容并分別稀釋為0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L溶液，于原子吸收光譜儀上測定其吸光度，繪制成曲線，即為汞的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 發(fā)芽勢、發(fā)芽率的統(tǒng)計(jì)

第一天、種子吸水膨脹，沒有發(fā)芽；第二天，對(duì)照實(shí)驗(yàn)、Hg2+除5×10-2mol/L、Pb2+除1×10-1mol/L以外都發(fā)芽；第三天情況如前；第七天，發(fā)芽種子數(shù)略有增加。

發(fā)芽勢=（規(guī)定天數(shù)內(nèi)已發(fā)芽的種子粒數(shù)/供作發(fā)芽的種子粒數(shù)）×100%

發(fā)芽率=（全部發(fā)芽的種子粒數(shù)/供作發(fā)芽的種子粒數(shù)）×100%（表1、表2）。

圖3 Hg2+、Pb2+——干重關(guān)系曲線

3.2 不同濃度Hg2+處理、Pb2+處理下芥菜種子對(duì)重金屬的吸收（表3、圖1、表4、圖2）

3.3 不同濃度下的吸收量（表5、表6、圖3）

4 結(jié)果分析

4.1 不同濃度Hg2+、Pb2+處理下對(duì)芥菜種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響

從表1和表2可看出，芥菜種子在不同濃度Hg2+、Pb2+處理下，發(fā)芽勢和發(fā)芽率都隨著Hg2+、Pb2+濃度的增大而成下降趨勢。低濃度Hg2+、Pb2+處理下的發(fā)芽勢和發(fā)芽率與對(duì)照實(shí)驗(yàn)的相差甚小，說明在低濃度下對(duì)種子的萌發(fā)幾乎無抑制作用；在高濃度處理下對(duì)芥菜種子萌發(fā)的抑制作用很明顯。然而不同濃度Hg2+和Pb2+對(duì)芥菜種子萌發(fā)影響也存在著差異，總體來說Pb2+處理下種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率略高于Hg2+處理下的。濃度為5×10-2mol/L Hg2+和濃度為1×10-1mol/LPb2+溶液處理下的發(fā)芽勢、發(fā)芽率都為零，說明在制種子萌發(fā)的極限濃度中Pb2+要高于Hg2+。從以上分析可以看出：Hg2+對(duì)芥菜種子萌發(fā)的抑制作用比Pb2+明顯。

4.2 不同濃度Hg2+、Pb2+處理下芥菜種子對(duì)重金屬的吸收量比較

從圖3看出，相同濃度Hg2+和Pb2+溶液處理下種子對(duì)Hg2+的吸收量比對(duì)Pb2+的吸收量大，且不管Hg2+還是Pb2+都有隨著重金屬濃度增大而增大的趨勢。但是當(dāng)Pb2+的濃度大于4×10-3mol/L時(shí)，芥菜種子對(duì)Pb2+的吸收量處于相對(duì)平緩的趨勢曲線，這中現(xiàn)象可能與重金屬的毒性大小及其重金屬在植物根部所具有的累積作用不同有關(guān)。Hg2+在植物根部的累積比Pb2+的大，其變化也較Pb2+大，同時(shí)從前面可以看出Hg2+處理下對(duì)芥菜的發(fā)芽勢、發(fā)芽率的影響較Pb2+大，這可能與在相同條件下，芥菜種子對(duì)Hg2+的吸收量較Pb2+大有關(guān)。

結(jié)語

綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Hg2+和Pb2+對(duì)植物的危害方式、機(jī)理和強(qiáng)度的不同，因此產(chǎn)生的傷害癥狀和程度也是有區(qū)別的[3]。Pb2+對(duì)芥菜的毒性相對(duì)Hg2+的較弱，但兩者的毒性都較強(qiáng)，這不同程度地體現(xiàn)在種子萌發(fā)過程中發(fā)芽勢、發(fā)芽率及種子對(duì)重金屬吸收量的三項(xiàng)指標(biāo)中。

表5 不同濃度Hg2+處理下重金屬含量

表6 不同濃度Pb2+處理下重金屬含量

[1]廖自基.微量元素的環(huán)境化學(xué)及生物效應(yīng)[M].北京,中國環(huán)境出版社,1992,331-386.

[2]涂正大.植物生理學(xué)[M].東北師范大學(xué)出版社,1989,6(1),375-383.

[3]張玉秀,柴團(tuán)耀.植物耐重金屬機(jī)理研究進(jìn)展[J].植物學(xué)報(bào),1999,41(5).